Многие ученые для повышения точности хотели бы перейти к более коротким электромагнитным волнам.
Сначала все хорошо умели работать только с системами метрового диапазона. Эти волны прекрасно себя зарекомендовали в связи. Но чтобы правильно определить расстояние, например, для посадки на Луну, при изучении рельефа Венеры или для радаров спутников-шпионов, требуется более высокая точность, а значит, нужно использовать более короткие электромагнитные волны.
Ученые так воодушевились, что решили сделать большой скачок и перейти к видимому свету. Красный, желтый, зеленый и прочие цвета – воспринимаемое глазом излучение, как и радио, тоже представляет собой электромагнитные волны, но очень короткие.
В 60-е годы, во время расцвета космонавтики, происходило и бурное развитие лазеров, которые работают в оптическом диапазоне. Почти сразу в космических НИИ появились отделы, которые приступили к разработке методов применения новой технологии.
Во время первой демонстрации рубинового лазера Главному конструктору, желая показать возможность работы прибора, инженеры переборщили. Они выкрутили до конца напряжение зарядного устройства, и вместо яркого лазерного луча получили эффектный взрыв перегретой лампы накачки. Тогда это перспективное направление только зарождалось, а сейчас лазерные системы связи активно применяются и неплохо себя показывают. Правда, самые успешные аппараты стоят на Марсе. Там атмосфера тоньше, чем на Земле. На нашей планете тоже проводятся эксперименты с лазерной связью, но пока у нее есть большой недостаток. В пасмурные дни ничего не выходит. Сообщения теряются в облаках, отражаясь или рассеиваясь.
В конце главы хотелось бы показать, как трудности можно превращать в преимущество. С помощью эффекта Доплера метеорологические спутники определяют скорость ветра. Отраженный от воздушных потоков радиосигнал будет менять частоту в зависимости от скорости ветра в изучаемом слое атмосферы.
Также метод определения координат с помощью эффекта Доплера сейчас используют спутники «Коспас-Сараст» для обнаружения аварийных радиомаяков.
Радиоизлучение поглощается и сигнал не проходит? И это тоже можно использовать для изучения концентрации атомов вещества, что поглощает излучение. Например, волны микроволнового диапазона помогают изучать влажность атмосферы и облачность. Вода как в микроволновке, так и в атмосфере Земли поглощает энергию излучения и при этом нагревается. Если приемное устройство на Земле сможет оценить, как много энергии поглотилось, можно узнать, как много воды было между спутником и устройством.
Температуру планеты спутники тоже могут измерять благодаря электромагнитным волнам инфракрасного диапазона. Длины этих волн еще меньше, чем у видимого излучения. Все предметы имеют излучение, и чем предмет горячее, тем более короткая у него волна.
Отраженные от поверхности Земли радиоволны при проведении локации могут дать очень много информации об особенностях поверхности. Легко можно обнаружить айсберги и торосы в морях и океанах. Гладкие поверхности отражают волны лучше шероховатых, и потому можно определять породы и свойства грунта. Металлы и соли в почве также видны на радарных снимках. Собственно, металлические самолеты, корабли и танки – главные цели локации, и другие металлические объекты обнаружить несложно. По результатам радиолокации можно даже определить уровень зрелости пшеницы на полях. Возможности огромны.
Глава 7
Логика работы и автоматика
Срубил Иван Царевич Змею Горынычу 256 голов – и умер змей. Потому что был он восьмибитным.
Анекдот
Неудача, связанная с логикой работы ракеты, произошла при первой же попытке ее запустить. Это было еще в далеком 1933 году. Тогда на полигоне установили ракету «Гирд-09». Она была заправлена и готова. Инженеры дали команду на пуск, топливо пошло в двигатель. Но ракета не взлетела, и у нее раскрылся парашют. Оказалось, механик не заметил, что электрический контакт свечи зажигания касался корпуса. Система запуска двигателя просто не получила электрический разряд в качестве команды. Парашют сработал верно, как по часам.
При разработке первой зенитной ракеты ЗУР-205 возникла похожая проблема с двигателем и его электрической схемой. В трубопроводах имелись клапаны, которые должны были открываться в определенной последовательности. При подаче электрического тока на пиропатрон в клапане тот взрывался и открывал дорогу топливу и окислителю или газу для наддува. Но почти каждый раз один клапан открывался, а остальные нет, или открывалось несколько клапанов, но в случайном порядке. Проблема была в схеме подключения проводов. В качестве контакта, на который подавался минус, использовался сам корпус ракеты, а для плюса использовался провод. Такая схема имеет название однопроводная. Хотя материалов для соединения элементов электрической цепи она требует меньше, что для ракет важно, но надежность у нее невысокая. Любой случайный контакт с корпусом – и цепь замыкается, возникает короткое замыкание. Правда, электрики предприятия сразу этого не поняли, и чтобы узнать, в чем проблема, пришлось собрать совещание чуть ли не со всеми главными конструкторами и министром вооружения СССР. Во время разбирательства возникла идея внедрить двухпроводную схему. Хотя реализация данного предложения заняла бы очень много времени и привела к срыву установленных сроков, Министр дал на это разрешение. Через два месяца ЗУР-205 стала работоспособной. В двухпроводной схеме к каждому клапану подходили два изолированных провода: плюс и минус. Мелочь, но надежность выросла в разы.
Трагичный пример упрямства и чрезмерной уверенности в своей правоте связан с самой массовой в СССР ракетой шахтного базирования УР-100. Она являлась основой ядерного щита СССР с 1966 по 1972 годы, а ее современные модификации стоят на вооружении и сейчас.
УР-100 размещалась в скрытой пусковой установке, взводилась и могла в готовом положении находиться на боевом дежурстве несколько лет. Военные иногда проводили технический осмотр ракет. В ходе одной из таких проверок в августе 1967 года включился двигатель второй ступени, он в свою очередь прожег топливный бак первой ступени, в котором воспламенилось топливо. Произошел взрыв. Никто не пострадал, кроме уверенности в надежности стратегического щита СССР. Причину включения нашли далеко не сразу, так как она была до банальности проста. Один из лейтенантов, который проводил подготовку ракеты, перепутал два одинаковых штепсельных разъема. Можно сказать, что он воткнул вилку не в ту розетку. Тут же во все части, где такая ракета была размещена, пришло предписание нанести маркеры на разъемы, чтобы исключить возможность их перепутывания. Однако почти сразу после этого произошел точно такой же инцидент. В ходе разбирательства выяснилось, что предписание в военной части получили, но один из офицеров стал утверждать, что указания не верны, и что даже если разъемы перепутать, ничего страшного не произойдет. Чтобы доказать свою точку зрения, он решил провести эксперимент, который закончился для него трагически. После этого на предприятии эту проблему решили раз и навсегда. Конструкторы изменили размер разъемов так, что перепутать их теперь было просто физически невозможно.
В первых ракетах и космических аппаратах система автоматики представляла собой последовательность электрических схем и аналоговых механизмов. Сложные расчеты на борту не проводились, а выполнялись на Земле и потом передавались по радиоканалу. В основе работы лежали механические часы и переключающие реле. С этими системами тоже были проблемы, причем даже во время первого полета человека в космос. Но началось все с перевеса. За три дня до старта Юрий Гагарин проходил контрольное взвешивание вместе с креслом. Оказалось, что космонавт тяжелее требуемого на 14 кг. Похудеть, конечно, за такое время космонавт не мог, и потому инженеры решили уменьшить массу корабля, сняв с него некоторые автоматические системы, которые требуются только для беспилотных полетов. При дальнейшем анализе оказалось, что специалисты срезали еще и несколько нужных датчиков, но, к счастью, они не пригодились в процессе полета. Когда же Гагарину пришла пора возвращаться на Землю, его немного подвели двигатели. Топливо кончилось на секунду раньше времени. Так как клапан двигателя залипал, часть горючего попала в полость, а не в камеру сгорания. В данном случае одна секунда много не решала, процесс посадки все равно осуществился, только космонавт по инерции пролетел чуть дальше. Однако для автоматики это было важно. Поскольку штатная программа (циклограмма) полета уже была не расчетной, все остальные команды на отделение отсеков и закрытие клапанов наддува не прошли. Это привело к разбалансировке и раскрутке корабля, а также последующим проблемам, ранее описанным в главе о статике.
